DE4013868A1 - Prallkoerper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Prallkörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein als wabenartiger Unterfahrschutz vor der Vorderachse eines Last­ kraftfahrzeuges zu montierender Prallkörper ist aus der ADAC motor­ welt, Heft 7/1989, Seite 8, bekannt. Die Weichblech-Wabenkonstruktion weist hinter einer Kunststoffabdeckung voraus orientierte stabförmige Polyeder auf, die durch ihre Verformung schockabsorbierend für eine Auftreffmasse wirken sollen. Bei derartigen Prallkörper-Konstruktionen ist jedoch der hohe Fertigungsaufwand und der vergleichsweise außer­ ordentlich große Einbauraumbedarf von Nachteil, aber auch die stirn­ seitige Gefährdung der Auftreffmasse nach dem Zersplittern der Kunst­ stoffabdeckung vor den schneidenförmigen Stirnkanten der Polyeder-Wa­ ben.

Bei Personenkraftwagen höherer Komfortklassen sind formstabile Stoß­ stangen vor Dämpfungselementen in Einsatz, welche durch ihre innere Verformungsarbeit (in gummiähnlichen Klötzen) oder durch Verdrän­ gungsarbeit (bei Kolben-Fluidsystemen) die Aufprallenergie einer Auftreffmasse abfangen und abbauen sollen. Ähnlich wirken Pralltopf­ systeme (etwa Feder-Gummi-Kombinationen) als Auffahrsicherungen in Fahrstuhlschächten oder Seilbahnanlagen.

Grundsätzlich andere Funktionskriterien sind mit Airbag-Sicherheits­ einrichtungen für Fahrzeugpassagiere zu erfüllen. Hier soll der Kopf und gegebenenfalls auch Oberkörper bei einer unfallbedingten Verzögerung dadurch vor dem Aufschlag gegen ein vor der Person be­ findliches Konstruktionsteil geschützt werden, daß ein Crash-Sensor einen Gasgenerator zum Aufblasen eines Gaskissens initiiert, welches die dann auftreffende Person infolge Gasablasses (durch die poröse Hüllenstruktur oder durch Auslaßventile) weich einsinken läßt und unmittelbar danach in sich zusammenfällt, um beispielsweise den Fahrzeuglenker dann nicht mehr zu behindern. Dabei kann (DE-OS 38 29 368) im Innern eines Gaskissens ein weiteres, sehr viel kleineres Gaskissen angeordnet sein, das nach dem Zusammenfall des großen äußeren Kissens aufgebläht bleibt, um im Falle eines Folgestoßes wieder ein Abfangen des Körpers zu gewährleisten, ohne zwischendurch eine unzuträgliche Behinderung darzustellen.

Aus der DE-OS 38 29 617 ist es bekannt, ein großes Gaskissen dadurch mit beschränktem Gasvolumen auszustellen, daß nicht der gesamte Kissen-Innenraum aufgeblasen wird, sondern nur der schmale Raum einer doppelwandigen Kissenhülle.

Ganz anders als im Falle solchen passiven Fahrzeuginsassenschutzes liegen die Anforderungen an einen stoßabbauenden Prallkörper gat­ tungsgemäßer Art, weil es hier gerade nicht um das kurzzeitige weiche Abfangen und unmittelbar daraufhin wieder erfolgende Freigeben einer pendelnden Körperbewegung geht, sondern um die Aufnahme und abbremsende Umsetzung von Bewegungsenergie einer, ohne zu hohe Schockbeanspruchung stillzusetzenden, Auftreffmasse hoher kinetischer Energie. In Erkenntnis

dieser Gegebenheiten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Prallkörper gattungsgemäßer Art zu schaffen, der trotz geringen Einbauvolumens einen harten Laststoß in konstruktiv beeinflußbarer Kinetik aufnehmen und bis zur relativen Ruhelage der Auftreffmasse gegenüber dem Prallkörper-Träger abbauen kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß der gattungsgemäße Prallkörper gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches ausgelegt ist.

Diese Lösung beruht auf der Überlegung, daß es - anders als bei Insassen-Schutzsystemen - für Prallkörper zum Abbremsen von Auftreff­ massen am wichtigsten ist, deren kinetische Energie ohne große Rück­ federeffekte zu übernehmen, was am einfachsten dadurch zu realisieren ist, daß eine vergleichsweise harte Lastaufnahme am Gaskissen bis zur Drucksteigerung über seine Berstgrenze hinaus zugelassen wird; mit wenigstens einem nachfolgenden Gaskissen, das für Aufnahme der Restenergie der abzufangenden Masse unter harter Federcharakteristik ausgelegt ist. Für große Massen, die aus hoher Geschwindigkeit heraus über extrem kurze Strecken zum Stilstand gebracht werden müssen, wie im Falle von Sicherheitseinrichtungen für Fahrstühle oder Seil­ bahnanlagen, ist zwischen dem äußersten berstenden und dem innersten nicht berstenden Gaskissen wenigstens ein weiteres angeordnet, das im Falle nicht-berstender Auslegung eine innere Abstützung durch das dahinter gelegene Gaskissen erfährt. Die einzelnen Gaskissen werden zweckmäßigerweise von außen nach innen zeitlich gestaffelt aus einem zentral für alle vorgesehenen Zündgerät in oder hinter dem Montage-Träger für den Aufbau der noch eingefalteten Kissen­ hüllen in definierter zeitlicher Staffelung initiiert, wobei die Ansteuerung des Zündgerätes durch einen auf das Beanspruchungs-Sze­ nario abgestimmten Auslösesensor erfolgt. Letzterer kann ein auf extreme positive oder negative Verzögerungen ansprechender Sensor sein, der am Prallkörper-Aufbauträger und/oder an der relativ hierzu abzufangenden Masse angeordnet ist. Bei Bahnanlagen (seien sie nun schienengebunden, schrägseilgebunden oder als Vertikalaufzüge ausge­ legt) ist der Auslösesensor im Bahnführungsbereich hinter der letzten Station angeordnet, so daß er nur bei irregulärem Überfahren der letzten Station anspricht. Dieser oder ein zusätzlicher Auslösesensor kann aber auch in der Kabinen-Antriebseinrichtung installiert sein und beispielsweise über einen Fahrstrom- oder Geschwindigkeits-De­ tektor auf einen irregulären Betriebszustand ansprechen, der sonst zum harten Aufprall auf die Bahnbegrenzung führen würde.

Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und, auch unter Berücksichtigung der Darlegungen in der Zusammen­ fassung, aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche stark vereinfacht und nicht maß­ stabsgerecht skizzierten bevorzugten Realisierungsbeispiels zur erfindungsgemäßen Lösung.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt zur Veranschaulichung der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Prall­ körpers dessen Realisierung als Stoßfänger am Grunde eines Fahrstuhl­ schachtes.

Der im Schnitt dargestellte Prallkörper 11 weist mehrere, hier drei, ineinander auf einem gemeinsamen Montage-Träger 12 angeordnete Gas­ kissen 13 mit einem diesen gemeinsamen Zündgerät 14 auf, das durch einen Auslösesensor 15 initiierbar ist, um das Aufblasen der Gaskis­ sen 13 derart zeitlich gestaffelt einzuleiten, daß das äußere Gas­ kissen 13.1 vor dem oder den mittleren 13.2 und das innerste Gas­ kissen 13.3 nach letzteren prallgefüllt ist. Dadurch ist an sich vor dem Träger 12 eine exzentrische Anordnung mehrerer ineinander gelegener gefüllter Gaskissen 13 erzielbar, wie in der Zeichnung gestrichelt und strichpunktiert veranschaulicht. Jedoch ist die mechanische und kinematische Auslegung der ineinander gestaffelten Gaskissen 13 derart gewählt, daß bei Funktionsbereitschaft des Prall­ körpers 11 zum Abbau der Schockbelastung einer Auftreffmasse 16 (in der Zeichnung skizziert als betriebswidrig durchsackender und dadurch im Führungsgestänge den Sensor 15 aktivierender Fahrstuhl­ korb) das äußere Gaskissen 13.1 einen gedämpften Überdruck-Abbau erfährt (durch die Porösität seines Gewebes und/oder durch ein Ablaß­ ventil, nicht gezeichnet; sowie durch die nur vergleichsweise lang­ sam ansteigende Reaktionskraft des dahinter zeitverzögert sich auf­ blähenden mittleren Gaskissens 13.2). Durch die Belastung mit der Auftreffmasse 16 wird schließlich der konstruktiv (über Bruchnähte oder Überdruckventile) vorgegebenen Berstdruck unmittelbar nach voller Ausbildung des mittleren Gaskissens 13.2 überschritten. Wie dargestellt übernimmt dann dieses kleinere mittlere Gaskissen 13.2 den weiteren Energieabbau an der bereits vorgebremsten Masse 16. Auch das letzte von mehreren mittleren Gaskissen 13.2 kann durchaus bis zum Bersten belastet werden. Denn das innerste Gaskissen 13.3 ist hinsichtlich seiner Stabilität und seiner Aufblas-Kinematik in bezug auf zu erwartende Schock-Beanspruchungen des Prallkörpers 11 am stabilsten und mit geringster Nachgiebigkeit (Elastizität) ausgebildet, so daß - unabhängig vom Bestand oder vom Bersten des letzten mittleren Gaskissens 13.2 - die Auftreffmasse 16 schließlich auf dem nun noch leicht einfedernden letzten Gaskissen 13.3 zur Ruhe kommt.

Für das Aufblasen der Gaskissen 13 werden zweckmäßigerweise keine herkömmlichen zentralen oder gruppierten Gaskartuschen eingesetzt, sondern für jedes der Gaskissen 13 eine initiierte Gaserzeugungsein­ richtung 17 in Form von gasbildendem Granulat; oder wie sie als solche aus der DE-OS 39 13 034 bekannt ist, also als eine Beschichtung der Innenseiten der einzelnen Gaskissen-Hüllen mit reaktionsaktivem Material, dessen Umsetzung mit eingemischten Reak­ tionspartnern extrem rasch äußerst energiereiche Reaktionsgase zum nahezu inkompressiblen raschen Aufblasen der einzelnen Gaskissen 13 freisetzt. Dabei ist es von Vorteil, daß desto mehr Reaktions­ beschichtung untergebracht werden kann, je größer das ausgestellte Gaskissen 13 dimensioniert ist, je größer also seine Hüllen-Innen­ fläche ist; mit fortschreitender Reaktion von der Anzündstelle über die Innenfläche im Zuge des Anwachsens an Füllgasbedarf beim Aufstel­ len der zunächst auf engsten Bereitstellungsraum eingefalteten Gas­ kissen-Hülle. Dabei kann das Reaktionsmaterial auf die Gaskissen-Aus­ stellkinetik optimiert werden, da eine Verträglichkeit des aus dem Kissen 13 dann freigesetzten Gases mit Personen, anders als bei Personenwagen-Rückhaltesystemen, aufgrund des Einsatzes erfindungs­ gemäßer Prallkörper 11 kein zwingendes Auslegungskriterium ist. Deshalb kann sich als gasbildende Substanz im Innern der noch einge­ falteten Kissenhüllen bzw. auf deren Innenmantelflächen insbesondere auch das in der US-PS 47 44 300 zu einem ganz anderen Zweck (Beschleu­ nigung einer Masse der verdämmenden Wirkung einer inkompressiblen Umgebungsflüssigkeit gegenüber) beschriebene hochagile Natriumborhy­ drid, bei elektrochemischer Freisetzung eines beigemengten sauren Reaktionspartners, eignen.

Damit ist ein hochwirksamer aber nur flach bauender Prallkörper geschaffen, von dem keine Verletzungsgefahren für die abzubremsende Masse ausgehen und der nach einem Ansprechen leicht austauschbar ist gegen ein funktionstüchtiges neues Exemplar.

Claims (7)

1. Prallkörper (11), dadurch gekennzeichnet, daß er mehrere ineinander angeordnete Gaskissen (13) aufweist, die von einem Auslösesensor (15) nacheinander initiierbar sind.

2. Prallkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaskissen (13) mit einem gemeinsamen einem Auslösesensor (15) nachgeschalteten Verzögerungs-Zündgerät (14) ausgestattet sind.

3. Prallkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaskissen (13) in flacher Einfaltung auf einem gemeinsamen Montageträger (12) exzentrisch ineinander angeordnet sind.

4. Prallkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein äußeres Gaskissen (13.1) früher zum Aufblasen initiiert wird, als ein darin angeordnetes inneres Gaskissen (13.2, 13.3).

5. Prallkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Gaskissen (13) eine elektrisch initiierbare Gaserzeu­ gungseinrichtung (17) in Form einer reaktionsgasliefernden Sub­ stanz innerhalb der Gaskissen-Hülle, vorzugsweise aufgebracht als Beschichtung auf der Hüllen-Innenmantelfläche, aufweist.

6. Prallkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens das äußerste Gaskissen (13) auf Bersten bei Errei­ chen eines vorgegebenen Druckanstiegs ausgelegt ist.

7. Prallkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens das innerste Gaskissen (13.3) darauf ausgelegt ist, allenfalls bei äußerer Belastung seine Gasfüllung langsam auszugeben, aber im Rahmen vorgegebener Beanspruchungsgrenzen nicht zu bersten.